Optické merony druhého řádu nebo světlo, které předstírá, že je feromagnet

Roztočte texturu polovičního skyrmionu (meronu) druhého řádu na povrchu dvojlomné dutiny. Fotografické kredity: Physik UW, M. Krol

Vědci ukázali, jak strukturovat světlo tak, aby se jeho polarizace chovala jako kolektiv otáčení ve feromagnetu, který tvoří napůl oblohy (známé také jako merony). K dosažení tohoto cíle bylo světlo zachyceno v tenké vrstvě tekutých krystalů mezi dvěma téměř dokonalými zrcadly. Skyrmionové se obvykle nacházejí např. B. jako elementární buzení magnetizace v dvourozměrném feromagnetu, ale samozřejmě se nevyskytují v elektromagnetických (světelných) polích.

Jedním z klíčových konceptů ve fyzice a ve vědě jako celku je myšlenka „pole“, které dokáže popsat prostorové rozložení fyzikální veličiny. Například mapa počasí ukazuje rozložení teploty a tlaku (tato pole se nazývají skalární pole) a rychlost a směr větru (tzv. Vektorové pole). Téměř každý nosí na hlavě vektorové pole – každý vlas má svůj původ a konec, stejně jako vektor. Před více než 100 lety prokázal LEJ Brouwer teorém o chlupatých koulích, který uvádí, že nemůžete česat chlupatý míč bez toho, abyste vytvářeli víry, víry (víry) nebo cowlicky.

Meron spin textury

Vektorová pole meronů prvního a druhého řádu a anti-meronů. Fotografické kredity: Physik UW, M. Krol

V magnetismu mají elementární buzení ve vektorovém poli dvourozměrné magnetizace tvar těchto vírů a nazývají se skyrmiony. Pokud procházíme ve směru hodinových ručiček kolem středu takového víru, můžeme pozorovat, že vektory připojené k následným bodům na naší cestě se mohou otáčet ve směru nebo proti směru hodinových ručiček jednou nebo vícekrát (obrázek 2). Množství, které popisuje tuto vlastnost, se nazývá vorticita. Skyrmiony a napůl skyrmiony (merony) různých vírů lze nalézt ve fyzických systémech tak rozmanitých, jako je jaderná hmota, Bose-Einsteinovy ​​kondenzáty nebo tenké magnetické vrstvy. Používají se také k popisu kvantového Hallova jevu, cyklónů, anticyklonů a tornád. Obzvláště zajímavé jsou experimentální sestavy, ve kterých lze v případě potřeby generovat různá vektorová pole a zkoumat interakce mezi jejich podněty.

Vědci z Varšavské univerzity, Vojenské technické univerzity, Univerzity v Southamptonu, Skolkovského institutu v Moskvě a Fyzikálního ústavu PAS ukázali, jak strukturovat světlo tak, aby se jeho polarizace chovala jako polovina Skyrmionu (Meron). Za tímto účelem bylo světlo zachyceno v tenké vrstvě tekutého krystalu mezi dvěma téměř dokonalými zrcadly známými jako optická dutina. Ovládáním polarizace dopadajícího světla a orientace molekul tekutých krystalů byli schopni pozorovat merony prvního a druhého řádu (první experimentální pozorování) a anti-merony (víry -2, -1, 1 a 2). .

Relativně jednoduchá optická dutina naplněná tekutými krystaly umožňuje vědcům vytvářet a studovat exotické polarizační stavy světla. Zařízení může být schopno testovat chování těchto podnětů (zničení, přitažlivost nebo odpor odpůrců a meronů) na optickém stole v kombinaci s exotičtějšími vizuálně přitažlivými materiály. Znalost podstaty interakce mezi těmito objekty může pomoci pochopit fyziku složitějších systémů, což vyžaduje složitější experimentální metody (např. Extrémně nízké teploty).

Odkaz: „Pozorování meronských polarizačních textur druhého řádu v optických mikrodutinách“ od Mateusze Króla, Helgi Sigurdssona, Katarzyny Rechcińské, Przemysław Oliwy, Krzystofa Tyszky, Witolda Bardyszewského, Andrzeje Opaly, Michała Mardyszewy Kula a Jákáła Mezcatuse Lagoudakzyko 16. února 2021, OPTICKÝ.
DOI: 10,1364 / OPTICA.414891

Fyzika a astronomie se poprvé objevila v roce 1816 na varšavské univerzitě v té době na Filozofické fakultě. V roce 1825 byla založena Astronomická observatoř. V současné době jsou ústavy Fakulty fyziky experimentální fyzika, teoretická fyzika, geofyzika, katedra matematických metod a astronomická observatoř. Výzkum zahrnuje téměř všechny oblasti moderní fyziky, od kvantové až po kosmologii. Výzkumný a pedagogický personál fakulty zahrnuje přibližně 200 univerzitních profesorů, z toho 87 zaměstnanců s titulem profesor. Fyzikální fakultu Varšavské univerzity tvoří přibližně 1 000 studentů a více než 170 doktorandů.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Líheň je otevřená, stanici zabírá 10 členů posádky

Nově přidaný personál stanice, který se skládal z 10 členů, se shromáždil v servisní jednotce Zvezda, aby uspořádali uvítací ceremoniál s rodinnými příslušníky a...

Chronické virové infekce mohou mít hluboký trvalý účinek na imunitu člověka, podobně jako stárnutí

Analýza topologie sítě funkce imunitního systému představující desítky integrovaných buněčných odpovědí, které jsou během odstraňování viru hepatitidy C u lidí obráceny. Zkoumané signální...

Byly odhaleny bizarní dýchací orgány 450 milionů let starých mořských živočichů

Zápočet: UCR Trilobité měli při dýchání jednu nohu Nová studie našla první důkazy o vysoce vyvinutých dýchacích orgánech u mořských živočichů starých 450 milionů let. ...

“Čmáranice světla” v reálném čase

Vědci z Tokijské metropolitní univerzity vyvinuli zjednodušený algoritmus pro převod volně nakreslených čar na standardním stolním procesoru na hologramy. Dramaticky snižují náklady na...

Mineralogie hluboké kůry Země pohání hotspoty pro domácí život

Tým DeMMO Field zleva doprava: Lily Mumper, Britney Kruger a Caitlin Cesar vzorky zlomenin z vrtné soupravy DeMMO. Kredit: © Matt Kapost Pod zeleným...

Newsletter

Subscribe to stay updated.